CN104065266A - 用于电压转换器的控制电路 - Google Patents
用于电压转换器的控制电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104065266A CN104065266A CN201410330826.4A CN201410330826A CN104065266A CN 104065266 A CN104065266 A CN 104065266A CN 201410330826 A CN201410330826 A CN 201410330826A CN 104065266 A CN104065266 A CN 104065266A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- output
- circuit
- input
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 36
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 21
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 1
- ZYYBBMCBAFICKK-UHFFFAOYSA-N perfluoro-N-cyclohexylpyrrolidine Chemical compound FC1(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)N1C1(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C1(F)F ZYYBBMCBAFICKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000009183 running Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
Abstract
公开了一种用于电压转换器的控制电路，包括斩波放大器、采样保持电路、第一比较器和逻辑电路。该控制电路可以减小误差放大器输入晶体管的噪声或失调电压对输出电压VOUT或者负载电流IOUT的影响。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及电子电路，更具体但是并非排它地涉及一种用于电压转换器尤其是DC-DC电压转换器的控制电路。
背景技术
DC-DC电压转换器是一种常用的电压转换器，它是一种接受DC输入电压并向负载提供DC输出电压的电子器件。DC-DC转换器一般被配置成基于在一些未调节的DC源电压向负载提供已调节的DC输出电压或者电流(“负载电压”或者“负载电流”)。例如在许多汽车应用中(其中电池提供具有近似12伏特未调节的电压的DC功率源)，DC-DC转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电压或者电流以驱动车辆中的各种电子电路(仪器、附件、引擎控制、照明设备、无线电/立体声等)。DC输出电压可以比来自电池的源电压更低、更高或者相同。又例如在一些照明应用中，DC-DC转换器可以用来接收未调节的12伏特DC作为源电压并提供已调节的DC输出电流以驱动LED。
图1示出一款现有的DC-DC转换器10的电路示意图。DC-DC转换器10包括控制电路100和开关电路110。开关电路110包括至少一个功率开关M1，功率开关M1具有控制端、第一端和第二端。在控制信号CTRL的作用下，开关电路110将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。开关电路110可以具有多种拓扑结构，例如Buck型降压结构、Boost型升压结构以及正激或反激等拓扑结构。
控制电路100包括误差放大器101、比较器102和逻辑电路103。误差放大器101具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号VREF和输出电压VOUT在输出端提供误差放大信号VEAO。在另外一个实施例中，误差放大器101还可以基于参考信号VREF和表征负载电流IOUT的电压信号的比较结果在输出端提供误差放大信号VEAO。比较器102，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于误差放大信号VEA和电流反馈信号RFLTI的比较结果在输出端提供第一逻辑信号VL1。电流反馈信号RFLTI可以反应功率开关M1的电流，电感L的电流，例如通过电流感测电路104检测功率开关M1或者电感的电流，或者是反应功率开关M1电流的信号与斜坡补偿信号的叠加。逻辑电路103，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于第一逻辑信号VL1和第二逻辑信号VL2在输出端提供开关信号CTRL。第二逻辑信号VL2可以是由振荡器105产生的时钟信号。
DC-DC转换器10的误差放大器101将输出电压VOUT钳位在参考信号VREF附近，从而使得开关变换器10可以为负载提供稳定的输出电压VOUT或者负载电流IOUT。在一些应用中，参考信号VREF的电压值可能比较低，例如200mV。而误差放大器的失调电压(OFFSET)可以高大几十毫伏，例如50mV。此时，就会使得输出电压VOUT或者负载电流IOUT产生25％的误差。另外，误差放大器输入晶体管的噪声也会通过环路反应在输出电压VOUT或者负载电流IOUT上。如何减小误差放大器输入晶体管的噪声和失调电压的影响，是本领域技术人员面临的难题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种用于电压转换器的控制电路，所述电压转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：斩波放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号在输出端提供误差放大信号，其中所述反馈信号反映所述电压转换器的负载电流或者输出电压；采样保持电路，具有控制端、输入端和输出端，在采保控制信号作用下，采样所述误差放大信号并在输出端提供保持信号；第一比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述采样保持电路的输出端，其第二输入端接收电流反馈信号，其输出端提供第一逻辑信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述第一逻辑信号和第二逻辑信号在输出端提供开关信号。
本发明还提供一种用于电压转换器的控制电路，所述电压转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：斩波放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号在输出端提供误差放大信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；采样保持电路，具有控制端、输入端利输出端，在采保控制信号作用下，采样所述误差放大信号并在输出端提供保持信号；第一比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述采样保持电路的输出端，其第二输入端接收所述反馈信号，其输出端提供导通信号；关断信号产生电路，在其输出端提供关断信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号。
本发明还提供一种一种用于电压转换器的控制电路，所述电压转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：斩波放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号在输出端提供误差放大信号，其中所述反馈信号反映所述电压转换器的负载电流或者输出电压；第一比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述采样保持电路的输出端，其第二输入端接收电流反馈信号，其输出端提供第一逻辑信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述第一逻辑信号和第二逻辑信号在输出端提供开关信号；其特征在于，所述斩波放大器的斩波频率为所述开关信号频率的整数倍。
本发明提供的用于DC-DC转换器的控制电路减小误差放大器输入晶体管的噪声或失调电压的影响，提高输出电压VOUT或者负载电流IOUT的精度。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1示出一款现有的DC-DC转换器10的电路示意图；
图2示出一款根据本发明一个实施的DC-DC转换器20的电路示意图；
图3示出一款根据本发明一个实施的斩波放大器300的电路示意图；
图4示出斩波放大器300工作过程中的波形图；
图5示出DC-DC转换器20工作过程中的波形图；
图6示出一款根据本发明一个实施的DC-DC转换器60的电路示意图；
图7示出DC-DC转换器60工作过程中的波形图；
图8示出一款根据本发明一个实施的DC-DC转换器80的电路示意图；
图9示出DC-DC转换器80工作过程中的波形图；以及
图10示出示出一款根据本发明一个实施的关断阈值阈值产生电路805的电路图。
具体实施方式
在下文所述的特定实施例代表本发明的示例性实施例，并且本质上仅为示例说明而非限制。在说明书中，提及“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。术语“在一个实施例中”在说明书中各个位置出现并不全部涉及相同的实施例，也不是相互排除其他实施例或者可变实施例。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面将参考附图详细说明本发明的具体实施方式。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的部件或特征。
图2示出一款根据本发明一个实施的DC-DC转换器20的电路示意图。DC-DC转换器20包括控制电路200和开关电路110。控制电路200包括斩波放大器201、比较器102和逻辑电路103。
斩波放大器201具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号VREF和输出电压VOUT在输出端提供误差放大信号VEAO。斩波放大器201采用了斩波结构(Chopper)，包括第一斩波调制器2011、输入级2012、第二斩波调制器2013和输出级2014，其中第一斩波调制器2011用于接收参考信号VREF和输出电压VOUT，输入级2012耦接于第一斩波调制器2011和第二斩波调制器2013之间，输出级2014接收第二斩波调制器2013的输出信号并提供误差放大信号VEAO。斩波调制信号FCHP用以控制第一斩波调制器2011和第二斩波调制器2013。
图3示出一款根据本发明一个实施的斩波放大器300的电路示意图。斩波放大器300包括第一斩波调制器301、输入级302、第二斩波调制器303和输出级304。图3中，差分信号VDIF表示参考信号VREF和输出电压VOUT之差，VOS为输入级302的失调电压，VO1为输入级302的输出电压，V02为第二斩波调制器303的输出信号(即输出级304的输入信号)。输出级304的用以滤除高频信号，在此假定其增益为1，可以近似认为是一个低通滤波器LPF。输出级304的输出信号配置为斩波放大器300的输出信号(即误差放大信号VEAO)。
采用斩波结构后，差分信号VDIF被第一个斩波调制器301调制到斩波频率(一般有几百KHz)，经输入级302放大后再次被第二个斩波调制器303调制到输入信号本身频率。失调电压VOS和噪声只被第二个斩波调制器303调制一次并出现在斩波频率和奇次谐波处，而后被低通滤波器LPF(输出级304)滤除。图4示出斩波放大器300工作过程中的波形图。如图4所示，使用50％占空比的斩波调制信号FCHP控制斩波放大器300的第一斩波调制器301和第二斩波调制器303。在斩波周期的前半个周期，开关K1和K3导通，K2和K4截止，输出信号VO1和VO2分别为
VO1＝A×(VDIF+VOS)；
VO2＝A×(VDIF+VOS)
其中A为输入级301的放大倍数。在斩波周期的后半个周期，开关K2和K4导通，K1和K3截止，则输出信号VO1和VO2分别为
VO1＝A×(VOS-VDIF)；
VO2＝A×(VDIF-VOS)
经过输出级304的低通滤波器后，VO2的平均值即VEAO为，
VEAO＝0.5×A×(VOS+VDIF)+0.5×A×(VDIF-VOS)＝A×VDIF
斩波结构消除了失调电压VOS对差分信号VDIF的影响，避免失调电压VOS或者噪声影响输出电压VOUT或者负载电流IOUT的精度。
在一些实施例中，由于集成电路工艺中的限制，例如无法提供过大的电阻或者电容，输出级2014一般无法提供很低的截止频率。在另外一些实施例中，由于开关转换器环路稳定性或者误差放大器稳定性的要求，误差放大器无法提供很低的截止频率。这些限制会使得误差放大信号VEAO是一个变化的三角波信号或者波动信号而非恒定信号。在一些实施例中，VEAO数值决定了功率开关M1导通或者关断时刻，VEAO的波动可能会导致导通时刻或者关断时刻不一致，进而导致占空比时大时小。在恒定导通时间(COT)或者恒定关断时间型电压转换器中，变化的误差放大信号VEAO还会导致开关周期时大时小。
解决上述问题的方法之一是将斩波频率设置为开关信号CTRL频率的整数倍。图5示出斩波调制信号FCHP频率为第二逻辑信号VL2频率(即开关频率)1倍时电压转换器200运行波形图。当误差放大信号VEAO和电流反馈信号RFLTI都呈周期性协同变化时，电流反馈信号RFLTI和误差放大信号VEAO在同一电压值“相遇”，从而使得开关信号CTRL占空比保持一致。然而，由于斩波调制信号最优的选择是50％占空比的方波信号，这就需要提供频率为第二逻辑信号频率2倍的时钟信号信号进行分频。在部分电压转换器中，振荡器需要提供与开关频率相同的三角波，因而无法同时提供2倍开关频率的时钟信号。还有一些电压转换器本身并不需要振荡器，这就需要为斩波调制器单独设置振荡器以设置斩波频率。
为解决上述问题，可以在斩波放大器201的后级增加采样保持电路。图6示出一款根据本发明一个实施的DC-DC转换器60的电路示意图。DC-DC转换器60包括控制电路600和开关电路110。控制电路600包括斩波放大器201、比较器102、逻辑电路103以及采样保持电路601。采样保持电路601包括控制端、输入端输出端和，控制端接收采保控制信号VSH，输入端接收并采样误差放大信号VEAO，输出端提供保持信号VHOD。当采保控制信号VHS使能时，采样保持电路601采样误差放大信号VEAO并输出至输出端直至采保控制信号VHS下一次使能。在一个实施例中，可以使用斩波调制信号FCHP作为采保控制信号VHS。
图7示出DC-DC转换器40工作过程中的波形图。如图所示，在每个斩波周期的某一时刻，采样保持电路601采样误差放大信号VEAO，将采样得到的电压值输出并保持直至下一个周期。由于采样保持电路的输出信号VHOD保持不变，避免了电压转换器开关频率或者占空比的变化。
在一个实施例中，可以将第二逻辑信号VL2分频以获取50％占空比的信号作为斩波调制信号FCHP，此时斩波周期T为开关周期的2倍。如图6所示，第二逻辑信号VL2经过分频电路602获取占空比为50％的斩波调制信号FCHP。分频后，斩波调制信号FCHP的周期一般为第二逻辑信号VL2(即开关频率)的偶数倍，例如2倍、4倍或者6倍。斩波调制信号FCHP经过脉冲单元603后产生一个尖脉冲作为作为采保控制信号VSH。采保控制信号VSH的周期一般为斩波周期T的整数倍，例如1、2、3倍。采保控制信号VSH可以在一个斩波周期T的不同时刻使能采样保持电路601。采样保持电路601的引入，去除了斩波频率对开关频率的依赖。
在一个实施例中，尤其是不使用振荡器的应用中，可以将开关信号CTRL分频以获取50％占空比的斩波调制信号FCHP。
图8示出一款根据本发明一个实施的DC-DC转换器80的电路示意图。DC-DC转换器80包括控制电路800和开关电路810。开关电路810采用了同步降压变换拓扑，包括主开关管M1、次开关管M2、电感器L和输出电容器C。开关电路810通过开关管M1和M2的导通与关断，将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。主开关管M1的一端接收输入电压VIN，另一端电耦接至次开关管M2的一端。次开关管M2的另一端接地。电感器L的一端电耦接至开关管M1和M2的连接端，输出电容器COUT电耦接在电感器L的另一端和地之间。输出电容器COUT两端的电压即为输出电压VOUT。
控制电路800包括斩波放大器201、采样保持电路601、导通信号产生电路801、关断信号产生电路802和逻辑电路803。
斩波放大器201包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收参考信号VREF，其第二输入端接收反馈信号VFB，其输出端提供误差放大信号VEAO。采样保持电路601采样误差放大信号VEAO，在输出端提供保持信号VHOD。开关信号VCTRL经过分频电路602产生斩波调制信号FCHP以控制斩波放大器201，斩波调制信号FCHP经过脉冲单元603产生采保控制信号VSH以控制采样保持电路601的采样频率与采样时刻。在一个实施例中，可以将关断信号OFFSET经过分频电路602产生斩波调制信号FCHP以控制斩波放大器201。在一个实施例中，可以直接使用斩波调制信号FCHP作为采保控制信号VHS以控制采样保持电路601的采样频率与采样时刻。在其他实施例中，还可以使用其他信号控制控制斩波放大器201和采样保持电路601。
导通信号产生电路801包括第一比较器COM1，其第一输入端耦接至采样保持电路601的输出端，其第二输入端接收反馈信号VFB，其输出端提供导通信号ONSET。在图8所示的实施例中，电阻RF1和RF2组成采样电路以采样输出电压VOUT并提供反馈信号VFB。在其他实施例中，反馈信号VFB还可以反映DC-DC转换器80的负载电流IOUT。
关断信号产生电路802，在其输出端提供关断信号OFFSET。关断信号产生电路802可以基于多种信号产生各种关断信号OFFSET，例如直接提供一个恒定脉宽(例如对应恒定导通时间或者恒定关断时间)的脉冲信号，再例如基于参考电压与反应功率开关M1电流的信号的比较结果提供一个脉冲信号。在恒定导通时间或者恒定关断时间控制中，关断信号产生电路802可以基于参考信号和三角波信号的比较结果产生关断信号OFFSET，还可以基于输入电压VIN或者输出电压VOUT与三角波信号的比较结果产生关断信号OFFSET。在一个特别的实施例中，关断信号产生电路802包括比较器COM2，比较器COM2具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于关断阈值OFFTH和电流感测信号RFLTI的比较结果在输出端提供关断信号OFFSET。其中，电流感测信号RFLTI由电流感测电路804提供，关断阈值OFFTH由关断阈值产生电路805提供。
电流感测电路804，具有输入端和输出端，其输入端耦接至主开关管M1的一端，基于主开关M1的电流IM1产生电流感测信号RFLTI。在一个实施例中，电流感测电路804检测主开关管M1的电流IM1，将电流IM1放大或者缩小，然后选择性地将放大后的电流信号转换为电压信号以作为电流感测信号RFLTI。在另外一个实施例中，关断阈值产生电路804还可以基于开关管M1的电压(第一端电压、第二端电压或者两端电压之差)模拟、虚拟或者拟合功率开关M1的电流IM1的变化，以产生与电流IM1成正比的电压信号或者电流信号作为电流感测信号RFLTI。当主开关管M1导通时，电感L上的电流IM1等于电感电流IL。为此，可以通过检测电感电流IL获取主开关M1的电流IM1，并且这种等同方式不超过本发明的保护范围。
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于导通信号ONSET和关断信号OFFSET在输出端提供开关信号CTRL。在一个实施例中，逻辑电路803包括RS触发器RS1，具有第一输入端S以接收导通信号ONSET、第二输入端R以接收关断信号OFFSET和输出端Q，基于导通信号ONSET和关断信号OFFSET在输出端Q提供开关信号CTRL。
图9示出根据本发明实施例的DC-DC转换器80运行过程中的波形图。在某一时刻，当反馈店里呀VFB低于采保电压VHOD时，导通信号产生电路101的输出的导通信号ONSET由低电平转换为高电平，逻辑电路803输出的开关信号CTRL由低电平转换为高电平以开启功率开关M1。功率开关M1开启后，功率开关的电流IM1持续增大，电流感测信号RFLTI亦随之增大，当电流感测信号RFLTI增大到关断阈值信号OFFSET时，功率开关M1关闭。关断阈值产生电路805比较开关信号CTRL的频率与(时钟信号CLK的)设定频率FQREF之差，通过调整关断阈值OFFTH使开关信号CTRL的频率实质上等于设定频率FQREF。图9中，功率开关M1截止阶段，电流感测信号RFLTI可以缓慢降低，如图9中虚线表示，也可以迅速降低。
在一个实施例中，关断阈值产生电路805，具有输入端和输出端，基于开关信号CTRL的频率和设定频率FQREF调整关断阈值OFFTH，使开关信号CTRL的频率实质上等于设定频率FQREF。关断阈值产生电路805包括一个锁相环PLL，该PLL具有第一输入端以接收控制信号CTRL，第一输入端以接收参考时钟信号CLK，基于控制信号CTRL和参考时钟信号CLK频率之差，在输出端提供关断阈值OFFTH。
图10示出根据本发明实施例的关断阈值产生电路805的电路图。关断阈值产生电路805包括第一至第四电流源I1～I4、第一电容C1、第一开关S1、第二开关S2、第二电容C2、第三开关S3、第四开关S4、比较器COM3和逻辑电路8051。第一电容C1，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地电势GND。第一开关S1，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通过第一电流源I1耦接至第一电压V1，其第二端耦接至第一电容C1的第一端。第二开关S2，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接第一电容C1的第一端，其第二端耦接至地电势GND。第二电容C2，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地电势GND。第三开关S3，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通过第二电流源I2耦接至第二电压V2，其第二端耦接第二电容C2的第一端，其中第二电压V2可以等于第一电压V1。第四开关S4，具有第一端、第二端和控制端，具第一端耦接第一电容C1的第一端，其第二端通过第三电流源I3耦接至地电势GND。比较器COM3，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至第一电容C1的第一端，其第二端接收第二参考信号VREF2。逻辑电路8051，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端耦接至比较器COM3的输出端，其第二输入端耦接接收开关信号CTRL，其输出端提供多个控制信号以控制第一至第四开关S1～S4的导通和关断。
在一个实施例中，第二逻辑电路8051包括RS触发器，具有第一输入端S以接收开关信号CTRL、第二输入端R以接收比较器COM3的输出信号、以及输出端Q。逻辑电路8051还可以选择性地包括脉冲触发单元8052，具有输入端与输出端，输入端接收开关信号CTRL，基于开关信号的上升沿或者下降沿在输出端提供脉冲信号PULSE，其输出端耦接至RS触发器的第一输入端S。
一些实施例中，关断阈值产生电路805还可以包括钳位电路CLAMP，钳位电路可以将VC2的最大电压限制在一钳位电压值VCLAP。采用钳位电路CLAMP后，轻负载下，负载电流变化时，关断阈值产生电路405基于开关信号CTRL的频率和设定频率FQREF调整关断阈值OFFTH，使开关信号CTRL的频率实质上等于设定频率FQREF。重负载下，关断阈值OFFTH被钳位，系统将提高开关信号CTRL的频率以提供足够的负载电流。
尽管本发明已经结合其具体示例性实施方式进行了描述，很显然的是，多种备选、修改和变形对于本领域技术人员是显而易见的。由此，在此阐明的本发明的示例性实施方式是示意性的而并非限制性。可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出修改。
在本公开内容中所使用的量词“一个”、“一种”等不排除复数。文中的“第一”、“第二”等仅表示在实施例的描述中出现的先后顺序，以便于区分类似部件。“第一”、“第二”在权利要求书中的出现仅为了便于对权利要求的快速理解而不是为了对其进行限制。权利要求书中的任何附图标记都不应解释为对范围的限制。
Claims (19)
1.一种用于电压转换器的控制电路，所述电压转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：
斩波放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号在输出端提供误差放大信号，其中所述反馈信号反映所述电压转换器的负载电流或者输出电压；
采样保持电路，具有控制端、输入端和输出端，在采保控制信号作用下，采样所述误差放大信号并在输出端提供保持信号；
第一比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述采样保持电路的输出端，其第二输入端接收电流反馈信号，其输出端提供第一逻辑信号；以及
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述第一逻辑信号和第二逻辑信号在输出端提供开关信号。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述功率开关具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压，控制端接收所述开关信号，所述开关转换器还包括：
次开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至所述功率开关的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述逻辑电路；以及
电感器，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至所述功率开关的第二端和次开关管的第一端，其第二端提供所述输出电压。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电流反馈信号反应所述功率开关的电流或者是反映所述功率开关电流的信号与斜坡补偿信号之和；所述第一逻辑信号用以置位所述逻辑电路，所述第二逻辑信号是用以复位所述逻辑电路的时钟信号。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述斩波放大器包括第一斩波调制器、输入级、第二斩波调制器和输出级，所述控制电路还包括分频电路，所述分频电路将所述第二逻辑信号或者所述开关信号分频，在输出端提供斩波调制信号以控制所述第一斩波调制器和所述第二斩波调制器。
5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述采保控制信号的周期为斩波周期的的整数倍。
6.一种用于电压转换器的控制电路，所述电压转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：
斩波放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号在输出端提供误差放大信号，其中所述反馈信号反映所述开关转换器的负载电流或者输出电压；
采样保持电路，具有控制端、输入端和输出端，在采保控制信号作用下，采样所述误差放大信号并在输出端提供保持信号；
第一比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述采样保持电路的输出端，其第二输入端接收所述反馈信号，其输出端提供导通信号；
关断信号产生电路，在其输出端提供关断信号；以及
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述导通信号和所述关断信号在输出端提供开关信号。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述开关信号用于控制所述功率开关的导通和关断，所述功率开关是Buck型降压电路、或者Boost型升压电路、或者正激变换器、或者反激变换器的主开关管。
8.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述功率开关具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压，控制端接收所述开关信号，所述开关转换器还包括：
次开关管，具有第一端、第二端利控制端，其中第一端耦接至所述功率开关的第二端，第二端接地，控制端耦接至所述逻辑电路；以及
电感器，具有第一端和第二端，其中第一端电耦接至所述功率开关的第二端和次开关管的第一端，其第二端提供所述输出电压。
9.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述斩波放大器包括第一斩波调制器、输入级、第二斩波调制器和输出级，所述控制电路还包括分频电路，所述分频电路将所述关断信号或者所述开关信号分频，在输出端提供斩波调制信号以控制所述第一斩波调制器和所述第二斩波调制器。
10.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述采保控制信号的周期为斩波周期的的整数倍。
11.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
电流感测电路，具有输入端和输出端，基于所述功率开关的电流产生所述电流感测信号；
关断阈值产生电路，具有输入端和输出端，基于所述开关信号的频率和设定频率调整所述关断阈值，使所述开关信号的频率实质上等于或者大于所述设定频率；以及
所述关断信号产生电路，基于关断阈值信号和电流感测信号的比较结果在输出端提供所述关断信号。
12.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，所述电流感测电路包括电流检测电路，所述电流检测电路检测所述功率开关上流过的电流，基于所述功率开关上电流产生所述关断阈值信号。
13.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，所述电流感测电路包括电流模拟电路，所述电流模拟电路检测所述功率开关一端的电压或者所述功率开关第一端和第二端电压之差，模拟所述功率开关上流过的电流以产生所述关断阈值信号。
14.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，在所述关断阈值产生电路包括锁相环，所述锁相环接收参考频率信号和所述开关信号，基于所述参考时钟信号和所述开关信号的周期之差或频率之差产生所述关断阈值信号。
15.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，在所述关断阈值产生电路包括：
第一电容，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地；
第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通过第一电流源耦接至第一电压，其第二端耦接所述第一电容的第一端；
第二开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述第一电容的第一端，其第二端耦接至所述地电势；
第二电容，具有第一端和第二端，其第二端耦接至地；
第三开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端通过第二电流源耦接至第二电压，其第二端耦接至所述第二电容的第一端；
第四开关，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述第一电容的第一端，其第二端通过第三电流源耦接至所述地电势；
第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述第一电容的第一端，具第二输入端接收第二参考信号；以及
第二逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端耦接至所述第二比较器的输出端，其第二输入端接收所述开关信号，其输出端提供多个控制信号以控制所述第一至第四开关的导通和关断。
16.根据权利要求14或15所述的控制电路，其特征在于，所述关断阈值产生电路还包括钳位电路，用以设定所述关断阈值的最大值。
17.根据权利要求16所述的控制电路，其特征在于，所述关断阈值信号小于钳位电压时，所述开关信号的频率等于所述设定频率；所述关断阈值信号被所述钳位电路钳位后，所述开关信号的频率大于所述设定频率。
18.一种用于电压转换器的控制电路，所述电压转换器具有至少一个功率开关，所述控制电路包括：
斩波放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于参考信号和反馈信号在输出端提供误差放大信号，其中所述反馈信号反映所述电压转换器的负载电流或者输出电压；
第一比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至所述采样保持电路的输出端，其第二输入端接收电流反馈信号，其输出端提供第一逻辑信号；以及
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，基于所述第一逻辑信号和第二逻辑信号在输出端提供开关信号；
其特征在于，所述斩波放大器的斩波频率为所述开关信号频率的整数倍。
19.根据权利要求18所述的控制电路，其特征在于，所述电流反馈信号反应所述功率开关的电流或者是反映所述功率开关电流的信号与斜坡补偿信号之和；所述第一逻辑信号用以置位所述逻辑电路，所述第二逻辑信号是用以复位所述逻辑电路的时钟信号。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410330826.4A CN104065266B (zh) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | 用于电压转换器的控制电路 |
| US14/797,071 US9553513B2 (en) | 2014-07-11 | 2015-07-10 | Control circuit with chopping amplifier for switching converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410330826.4A CN104065266B (zh) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | 用于电压转换器的控制电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104065266A true CN104065266A (zh) | 2014-09-24 |
| CN104065266B CN104065266B (zh) | 2017-12-15 |
Family
ID=51552838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410330826.4A Active CN104065266B (zh) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | 用于电压转换器的控制电路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9553513B2 (zh) |
| CN (1) | CN104065266B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3113578A1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-04 | Nxp B.V. | A filter circuit |
| CN106712511A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路 |
| CN112787482A (zh) * | 2019-11-05 | 2021-05-11 | 晶豪科技股份有限公司 | 暂态增强电路与使用该暂态增强电路的恒定导通时间转换器 |
| CN113054910A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 四川中微芯成科技有限公司 | 电容振荡电路、电容检测电路及检测方法 |
| CN113615063A (zh) * | 2019-03-18 | 2021-11-05 | 纬湃科技有限责任公司 | 直流电压转换器 |
| CN114362582A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-15 | 核工业西南物理研究院 | 一种用于高功率脉冲磁控溅射的电源装置及其控制方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI543506B (zh) * | 2014-12-10 | 2016-07-21 | 新唐科技股份有限公司 | 電源控制電路 |
| EP3627675A1 (en) * | 2018-09-21 | 2020-03-25 | Maschinenfabrik Reinhausen GmbH | Analyzing an operating condition of a power converter |
| US10797597B1 (en) * | 2019-08-26 | 2020-10-06 | Elite Semiconductor Memory Technology Inc. | Transient enhancing circuit and constant-on-time converter using the same |
| US11742759B2 (en) * | 2020-12-22 | 2023-08-29 | Texas Instruments Incorporated | Voltage converter with loop control |
| US11677324B2 (en) * | 2020-12-22 | 2023-06-13 | Texas Instruments Incorporated | Voltage converter with loop control |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101635511A (zh) * | 2009-05-26 | 2010-01-27 | 成都芯源系统有限公司 | 一种具有频谱整形功能的开关稳压电路及方法 |
| CN201435677Y (zh) * | 2009-06-19 | 2010-03-31 | Bcd半导体制造有限公司 | 一种反激开关电源 |
| CN103280971A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-04 | 成都芯源系统有限公司 | 升降压变换器及其控制器和控制方法 |
| CN204376704U (zh) * | 2014-07-11 | 2015-06-03 | 成都芯源系统有限公司 | 用于电压转换器的控制电路 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7262654B2 (en) * | 2005-01-14 | 2007-08-28 | Cirrus Logic, Inc. | Circuits and methods for minimizing chopping artifacts at the output of a chopper-stabilized operational amplifier |
| US7307390B2 (en) * | 2005-06-16 | 2007-12-11 | Active-Semi International, Inc. | Primary side constant output voltage controller |
| JP2007214613A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Seiko Instruments Inc | 増幅回路 |
| JP5485618B2 (ja) * | 2009-08-26 | 2014-05-07 | パナソニック株式会社 | センサ装置 |
| US8570008B2 (en) * | 2009-11-18 | 2013-10-29 | Cognipower, Llc | Energy predictive buck converter |
| CN102255504B (zh) | 2011-07-04 | 2013-09-18 | 成都芯源系统有限公司 | 一种开关控制电路及其方法 |
| JP6363822B2 (ja) * | 2013-05-15 | 2018-07-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 信号処理回路、およびレゾルバデジタルコンバータ |
| US9391571B2 (en) * | 2014-01-20 | 2016-07-12 | Semiconductor Components Industries, Llc | Chopper-stabilized amplifier and method therefor |
| US9608520B2 (en) * | 2014-05-30 | 2017-03-28 | Skyworks Solutions, Inc. | Mode control device, voltage converter, and control method used in the voltage converter |
-
2014
- 2014-07-11 CN CN201410330826.4A patent/CN104065266B/zh active Active
-
2015
- 2015-07-10 US US14/797,071 patent/US9553513B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101635511A (zh) * | 2009-05-26 | 2010-01-27 | 成都芯源系统有限公司 | 一种具有频谱整形功能的开关稳压电路及方法 |
| CN201435677Y (zh) * | 2009-06-19 | 2010-03-31 | Bcd半导体制造有限公司 | 一种反激开关电源 |
| CN103280971A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-04 | 成都芯源系统有限公司 | 升降压变换器及其控制器和控制方法 |
| CN204376704U (zh) * | 2014-07-11 | 2015-06-03 | 成都芯源系统有限公司 | 用于电压转换器的控制电路 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张斌: "《采用TLC2652的高精度放大器》", 《电子产品世界》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3113578A1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-04 | Nxp B.V. | A filter circuit |
| US9867240B2 (en) | 2015-06-30 | 2018-01-09 | Nxp B.V. | Filter circuit |
| CN106712511A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路 |
| CN106712511B (zh) * | 2016-12-30 | 2019-01-29 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路 |
| CN113615063A (zh) * | 2019-03-18 | 2021-11-05 | 纬湃科技有限责任公司 | 直流电压转换器 |
| CN112787482A (zh) * | 2019-11-05 | 2021-05-11 | 晶豪科技股份有限公司 | 暂态增强电路与使用该暂态增强电路的恒定导通时间转换器 |
| CN113054910A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 四川中微芯成科技有限公司 | 电容振荡电路、电容检测电路及检测方法 |
| CN114362582A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-15 | 核工业西南物理研究院 | 一种用于高功率脉冲磁控溅射的电源装置及其控制方法 |
| CN114362582B (zh) * | 2021-12-10 | 2023-09-08 | 核工业西南物理研究院 | 一种用于高功率脉冲磁控溅射的电源装置及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9553513B2 (en) | 2017-01-24 |
| US20160011613A1 (en) | 2016-01-14 |
| CN104065266B (zh) | 2017-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104065266A (zh) | 用于电压转换器的控制电路 | |
| CN104201883A (zh) | 一种用于开关转换器的控制电路 | |
| CN101667019B (zh) | 双模调制且模式平滑转换的开关电源控制方法及电路 | |
| US8000117B2 (en) | Buck boost function based on a capacitor bootstrap input buck converter | |
| WO2016029489A1 (zh) | 单电感正负电压输出装置 | |
| US20200274447A1 (en) | Power converters and compensation circuits thereof | |
| CN102832806B (zh) | 开关稳压电路及其电压反馈电路和电压反馈方法 | |
| CN101789687B (zh) | 基于电感电流自校准无损检测的平均电流模式控制器 | |
| CN107659150B (zh) | Dcdc模块自动切换的直流电能变换方法和系统 | |
| CN102055335B (zh) | 升降压式电源转换器及其控制方法 | |
| US8659281B2 (en) | Buck converter | |
| CN102946195B (zh) | 开关调节器及其控制方法 | |
| CN102868297B (zh) | 一种固定截止时间pfm模式开关电源控制器 | |
| US20060006852A1 (en) | DC-DC converter circuit | |
| CN101542882A (zh) | 开关稳压器及其控制方法 | |
| CN103532373A (zh) | 开关稳压器输出电容器电流估计 | |
| US9712059B2 (en) | Directly amplified ripple tracking control scheme for multiphase DC-DC converter | |
| CN103944377B (zh) | 具电流平衡的多相电源转换控制器 | |
| US20130207626A1 (en) | Switching Power Supply Circuit | |
| EP2775600A1 (en) | Coil current estimator for peak current mode control SMPS | |
| US8076918B2 (en) | Multi-phase driving circuit with phase adjusting function | |
| US20170133919A1 (en) | Dual-phase dc-dc converter with phase lock-up and the method thereof | |
| CN102290987A (zh) | 开关电源电路 | |
| CN202840946U (zh) | 一种开关稳压电路及其电压反馈电路 | |
| CN104638917A (zh) | 一种用于开关转换器的控制电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |